钠-钙双碱法工艺在高温焦炉烟气脱硫中的应用.pdf

钠 － 钙双碱法工艺在高温焦炉烟气脱硫中的应用 梁勇杨婷婷周宇廖洪强 首钢总公司环保产业事业部， 北京 100041 摘要 介绍了双碱法脱硫工艺在焦化厂的应用， 简单论述了现有脱硫方法各自优劣及双碱法脱硫工艺原理， 并结合双 碱法在焦化厂的实际应用情况， 总结了其应用效果及跟踪分析了存在的一些问题。 关键词 高温焦炉烟气;二氧化硫;双碱法 APPLICATION OF DUAL ALKALI DESULFURIZATION PROCESS IN THE COKING PLANT Liang YongYang TingtingZhou YuLiao Hongqiang Department of Environmental Protection Industry of Shougang Group，Beijing 100041，China AbstractThis paper introduced the application of dual alkali desulfurization process in the coking plant． Advantages and disadvantages of current desulfurization processes and the principles of dual alkali process were introduced generally． Combined with the practical application situation，the application effect was summarized and some problems were studied． Keywordshigh-temperatute flue gas of coka-oven;sulfur dioxide;dual alkali process 0引言 近年来， 在社会各界的共同努力下， 我国 SO2的 排放呈现逐年递减的态势， 但 2008 年排放总量仍高 达2 320万 t［1］， 居世界首位， SO2污染严重危害我国 的生态环境和人民群众的身体健康， 每年造成数千亿 元的损失。因此， 我国相继出台了一系列政策法规， 控制 SO2排放。 文凤煤焦化有限公司是重庆市南川区重点企业， 现有 66 － 4G 型焦炉 3 座， 共计 80 孔， 年产化工焦 16 万 t。其净化后的焦炉煤气含 H2S 约15 g/m3， 直接作 为焦炉加热的燃气， 从而导致焦炉煤气燃烧后产生的 烟气中 SO2浓度高达6 000 mg/m3， 因此， 必须采取措 施净化烟气， 进行烟气脱硫， 降低 SO2排放量， 以满足 国家及当地环保部门的排放标准。 针对焦炉烟气高温、 高硫的特点， 采用钠 － 钙双 碱法烟气脱硫技术进行烟气脱硫工程建设。工程建 成后， 系统运行良好， 有效地降低了排放烟气中的 SO2浓度 低于400 mg/m3 ， 节省了可观的排污费， 取得了显著的环境、 社会及经济效益。 1烟气脱硫技术现状 烟气脱硫技术主要采用吸收剂或吸附剂去除烟 气中的 SO2， 将其转化为较稳定的硫化物。烟气脱硫 技术种类繁多， 但真正实现工业化的仅有十余种 ［2］。 根据脱硫反应物和脱硫产物的存在状态， 烟气脱硫技 术可以分为湿法、 干法和半干法 ［3］。各种技术各具 特点， 适用于不同的工况条件。 1. 1干法及半干法脱硫技术 干法及半干法脱硫技术具有工艺较简单， 无污水 废酸排出， 设备腐蚀度较轻， 净化过程中烟气温度降 低较少， 有利于排烟扩散等优点。但存在反应速度较 慢， 脱硫剂利用率及脱硫效率低， 设备体积庞大复杂 等问题 ［4］。 1. 2湿法脱硫技术 湿法脱硫技术应用约占整个工业化脱硫装置的 85 。其具有反应速度快， 吸收剂利用率高， 脱硫效 率高等特点。但存在腐蚀， 设备较复杂等问题 ［5］。 目前， 湿法脱硫技术主要有石灰石 /石灰 － 石膏 法、 双碱法、 氨法、 镁法等。传统的石灰石 /石灰 － 石 膏法采用钙基脱硫剂吸收二氧化硫后生成的亚硫酸 钙、 硫酸钙， 极易在脱硫塔及管道内发生结垢、 堵塞现 象， 同时， 钙基脱硫剂脱硫速率较低， 需要较大循环液 喷淋量， 提高液气比以确保脱硫效果， 从而导致能耗 较高。为了缓解这些问题， 双碱法湿式脱硫技术应运 而生。 66 环境工程 2011 年 6 月第 29 卷第 3 期 2双碱法脱硫原理 双碱法脱硫技术以钠 － 钙组合应用最广泛。采 用钠基碱性化合物 常用 NaOH、 Na2CO3等 吸收烟 气中的 SO2， 生成的亚硫酸氢根离子随循环液进入添 加石灰的再生系统， 生成亚硫酸钙沉淀， 再经氧化处 理来制取石膏。再生过程中产生可循环利用的脱硫 剂溶液返回脱硫塔 ［6］。 3工程设计 3. 1工艺流程 文凤煤焦化有限公司焦炉配套的烟气脱硫系统 采用旁路布置方式， 与焦炉原有烟气系统相对独立。 其工艺流程如图 1 所示。 图 1双碱法烟气脱硫工艺流程 原有烟道内的烟气经主风机引出， 进入脱硫塔， 入口处设有冷却管喷淋装置， 实现烟气降温。烟气进 入脱硫塔后， 经均匀布气与三级喷淋产生的雾化脱硫 吸收液逆流接触， 达到脱硫目的。脱硫烟气进入脱硫 塔顶的烟囱前， 流经三级除雾器， 降低烟气内液滴含 量， 最终达标外排。 脱硫吸收液经脱硫塔塔底管道自流入消化池， 冲 击消化池受料斗内块状生石灰， 促进其消化。混合液 溢流入配有搅拌器的再生池内， 发生钠基脱硫剂再生 反应， 同时， 以氧化风机鼓入空气， 实现亚硫酸钙的氧 化。此外， 定时投加片碱， 补充钠基高效吸收剂。 再生后的脱硫混合液进入澄清池， 实现泥水的初 步分离， 澄清的脱硫吸收液溢流入循环池， 经循环泵 送入脱硫塔内， 雾化后与烟气逆流接触; 石膏泥浆经 泥浆泵压入压滤机脱水， 清液自流返回石灰消化池， 脱水石膏落入压滤机平台底部的石膏池， 外运处理。 3. 2工艺设计参数 焦炉烟气脱硫系统设计参数见表 1。 表 1焦炉烟气脱硫系统设计参数 项目技术参数 处理烟气量 / m3h － 1 100 000 入口烟气温度 /℃300 入口烟气 SO2含量 / mg m － 3 6 000 出口烟气 SO2含量 / mg m － 3 ≤400 脱硫效率 / ≥94 年运行时间 /h8 000 年均脱硫量 / t a － 1 4 610 Ca/S1. 05 3. 3系统布置 文凤煤焦化有限公司焦炉配套的烟气脱硫项目 属于旧厂改造项目， 并无预留空地， 空间狭小。经工 艺优化， 主风机、 脱硫塔、 循环池及再生池等主要单元 的中心线呈直线布置。其他脱硫液制备、 脱硫副产物 处理、 工艺水加压、 氧化风机鼓风等辅助工艺单元就 近围绕脱硫塔， 功能明确、 合理紧凑， 最大限度节约用 地， 项目总占地约400 m2。 3. 4主要设备选型 3. 4. 1主风机 本脱硫系统采用鼓风工艺， 主风机置于脱硫塔前 端。烟气温度较高， 且含有粉尘， 而高温下 SO2基本 不具有腐蚀性。因此， 风机选型的首要问题是解决高 温下的材料强度及耐磨损性能。本工程选用 R5 － 48 No． 16. 5D 型离心风机， 其叶轮采用不锈钢 321， 机壳 采用 16Mn 材质。 3. 4. 2脱硫塔 本脱硫系统采用“烟塔合一” 工艺， 烟囱直接置 于脱硫塔顶部， 集脱硫与烟囱于一体， 节省空间， 降低 成本， 烟气经除雾后垂直排放， 可降低系统阻力， 减小 风机负荷。塔体全部采用改性玻璃钢材质， 耐化学腐 蚀， 同时， 耐热性能较普通玻璃钢显著提高。塔内喷 淋装置采用碳化硅螺旋喷嘴， 雾化效果好， 有助于提 高脱硫效果。塔内设有三级旋流板除雾器， 确保烟气 中液滴的有效捕集。 3. 4. 3循环泵与泥浆泵 本脱硫系统运行过程中脱硫循环液及石膏浆液 温度可达 60℃ ， 同时， 液体中固体物含量较高且具有 化学腐蚀性。因此， 循环泵与泥浆泵的过流部件必须 满足耐磨蚀、 耐化学腐蚀及耐温要求。本工程中选用 76 环境工程 2011 年 6 月第 29 卷第 3 期 了 UHB － ZK 系列渣浆泵， 其过流部件采用钢衬超高 分子聚乙烯 UHMWPE 材质。 4应用情况 4. 1脱硫效果 系统自 2010 年初投入运行以来， 经当地环境保 护部门检测在线检测系统数据正常， 进口烟气 SO2浓 度为5 500 ～ 6 000 mg/m3， 出口烟气 SO2排放浓度低 于400 mg/m3， 达到设计值， 满足当地大气污染排放 要求， 脱硫效率超过 95 。 4. 2经济效益 系统以高效的钠基吸收剂作为脱硫剂， 以廉价的 生石灰作为再生剂， 工艺较成熟， 脱硫成本较低。系 统运行期间， 每月成本构成如下 水电消耗费用约 4. 8 万元; 片碱、 生石灰等材料消耗费用约 7 万元; 人 工及维护费用约 1. 1 万元。年运行成本约 155 万元。 文凤煤焦化有限公司因 SO2减排， 每年节省排污费约 280 万元， 在创造可观经济利益的同时， 获得了宝贵 的环境效益与社会效益。 4. 3存在问题及解决方法 相比传统的湿式石灰石 /石膏法， 双碱法脱硫工 艺较大程度地降低了脱硫系统结垢堵塞问题， 但结垢 现象仍然存在。本系统投入运行后， 发现结垢主要为 石膏与硫酸钠结晶物， 多发生于脱硫塔入口干、 湿交 界处及气、 液阻力突增处， 影响系统的连续运行。针 对此问题， 对系统配置及操作进行了以下几点优化 1 在脱硫塔入口及除雾器等处增设冲洗水装 置， 定时冲洗。 2 提高了石膏浆液脱水系统的工作负荷， 严格 控制循环液中的含固量。 3 缩短生石灰的添加周期， 保证系统的稳定并 在合理的 pH 区间内运行， 避免 pH 值的急剧变化。 4 以碳铵替代部分钠基脱硫剂， 降低运行成本， 同时， 缓解硫酸钠结晶的出现。 优化后， 本系统的结构现象得到显著的缓解， 同 时， 降低了运行成本。 5结论 湿式钠 － 钙双碱法技术适用于高温、 高硫的焦炉 烟气脱硫， 工艺简洁流畅， 运行操作简便， 再生原料价 格低廉， 同时， 以高效钠基脱硫剂脱硫， 液气比较低， 能耗低， 脱硫成本低。该系统投入运行后， 各项指标 达到设计值， 通过优化， 系统结垢得到缓解， 运行稳定 性提高， SO2排放量满足环保要求， 为企业节省可观 的 SO2排 污 费 用， 并 具 有 显 著 的 环 境 效 益 和 社 会 效益。 参考文献 ［1］环境保 护 部．全 国 环 境 统 计 公 报 2008 年［EB］．http / / www． mep． gov． cn/， 2009， 9． ［2］王圣， 巴尔莎， 俞华． 我国火电烟气脱硫存在的问题及对策建议 ［J］． 中国环保产业， 2010 3 12- 15． ［3］高慧， 王敏． 烟气 脱 硫 脱 硝 技 术 综 述［J］． 环境科学与技术， 2009， 32 12 158- 161． ［4］田琼． 火电厂二氧化硫控制技术概述［J］． 内蒙古环境科学， 2009， 21 4 73- 78． ［5］卢芬， 刘书敏， 郑原超， 等． 钠 － 钙双碱法烟气脱硫工艺［J］． 广 东化学， 2010， 37 3 159- 160． ［6］吴忠标， 刘越， 谭天恩． 双碱法烟气脱硫工艺的研究［J］． 环境 科学学报， 2001， 29 5 534- 537． 作者通信处梁勇100041北京市石景山区石景山路 68 号首钢环 保产业事业部设计技术中心 电话 010 88292034 E- mailly1980 139. com 2010 － 09 － 09 櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅 收稿 小常识 醋过量降低免疫力醋过量降低免疫力。醋可杀菌、 解酒、 减肥、 美容。由于醋的众多功能， 喝醋也已经成为一种时尚。中国有 句成语叫做“过犹不及” ， 吃醋这个潮流也是如此。适量吃醋有利于健康， 过度吃醋则会对健康造成不良的影 响。 中医的经典著作黄帝内经 说 “味过于酸， 肝气以津， 脾气乃绝。 ” 意思是说， 如果我们吃入的酸味食物过 多， 由于酸味可以补肝， 过多的酸味食物会引起肝气偏胜， 就会克伐脾量 土克水 ， 导致脾气虚弱， 从而出现饭 量减少、 饭后胃胀、 大便稀，一天到晚总感觉浑身没劲， 而且觉得头脑不够清爽， 头昏等症状。 中医认为， 气有“卫外” 的功能， 这一点基本上相当于现代医学所说的免疫功能。过量吃醋导致气虚后， 会 使人体的免疫力降低， 从而感染流感的几率反而会加大。现代医学也认为， 醋喝多了会损伤胃黏膜， 引起胃痛、 恶心、 呕吐甚至引发急性胃炎。 摘自“保健时报” 86 环境工程 2011 年 6 月第 29 卷第 3 期